Практикум 7-8

Практикум 7-8.

1 Введение

Про белок. Poly(ethylene terephthalate) hydrolase (полиэтилентетрафталат-гидролаза или ПЭТ-гидролаза) относится к классу микробиологических полиэфирных гидролаз, обладающих способностью разлагать ПЭТ, обеспечивающих экономичный и экологичный подход к переработке отходов ПЭТ. В последние годы многие гидролазы ПЭТ были обнаружены и охарактеризованы из различных микроорганизмов (например,Ideonella sakaiensis) и сконструированы для повышения производительности в условиях практического применения.[1]

Для этого белка обнаружено 28 записей в PDB. Структура с лучшим разрешением - 6QGC(2.00 Å). В кластере UniRef100 содержится 2 белка, в UniRef90 4, а в UniRef50 36. Из этого можно селать вывод, что PETH_IDESA редкий белок.

Про бактерию.Ideonella sakaiensis грамотрицательная, аэробная, неспорообразующая, палочковидная бактерия, с подвижным полярным жгутиком. Была впервые выделена из микробного консорциума, который разлагает поли(этилентерефталат) (ПЭТ), собранный в городе Сакаи, Япония.[2]

2 Выбор и скачивание протеомов

Были выбраны два референсных протеома: UP00037660, UP000430120 (контрольный). Протеом UP000430120 принадлежит бактерии Ideonella dechloratans. Выбор остановился на ней, т.к. эта бактерия находится в одном таксоне с Ideonella sakaiensis, а также эта бактерия в процессе своего метаболизма выполняет диссимиляторное хлоратное восстановление, после которого происходит загрязнение окружающей среды[3], а Ideonella sakaiensis наоборт использунься для очистки от ПЭТ[4]

**Табл 1**. Характеристика протеомов *Ideonella sakaiensis* и *Ideonella dechloratans*
	Идентификаторы	Общее количество белков	Количество белков протеома в базе Swiss-Prot	BUSCO	CPD
Ideonella sakaiensis	UP00037660	5527	2	100%	Standard
Ideonella dechloratans	UP000430120 (контрольный)	4151	0	10%	Standard

Команды для скачивания протеома

wget 'https://www.uniprot.org/uniprot/?query=proteome:UP00037660&format=txt&compress=yes' -O UP00037660.swiss.gz
wget 'https://www.uniprot.org/uniprot/?query=proteome:UP000430120&format=txt&compress=yes' -O UP000430120.swiss.gz

3. Сравнение протеомов

Трансмембранные белки

annotation:(type:transmem) AND organism:"Ideonella sakaiensis (strain NBRC 110686 / TISTR 2288 / 201-F6) [1547922]" AND proteome:up000037660

Количество белков равно 930, что составляет 16,82 % от общего числа.

annotation:(type:transmem) organism:"Ideonella dechloratans [36863]" proteome:up000430120

Количество белков равно 764, что составляет 18,40 % от общего числа.

Трансмембранных белков практически одинаковое количество

Ферменты

ec:* AND organism:"Ideonella sakaiensis (strain NBRC 110686 / TISTR 2288 / 201-F6) [1547922]" AND proteome:up000037660

Количество белков равно 1468, что составляет 25,56% от общего числа.

ec:* AND organism:"Ideonella dechloratans [36863]" AND proteome:up000430120

Количество белков равно 834, что составляет 20,09%.

Небольшая разнича между количеством фероментов может быть связано с ферметом PETase, который содержится вIdeonella sakaiensis, и не присутсвует в Ideonella dechloratans.

Гидролазы

ec:*3 AND organism:"Ideonella sakaiensis (strain NBRC 110686 / TISTR 2288 / 201-F6) [1547922]" AND proteome:up000037660

Количество белков равно 236, что составляет 4,2 % от общего числа

ec:*3 AND organism:"Ideonella dechloratans [36863]" AND proteome:up000430120

Количество белков равно 141, что составляет 3,39 % от общего числа.

Такая разница в % объясняется, тем что в Ideonella sakaiensis содержится фермент PETase, который обладает высокой эффективностью и специфичностью по отношению к ПЭТ[5], ее специально культивуруют из-за этого фермента.

Первая аминокислота в каждом белке

zcat UP000037660.swiss | seqret -filter 'swiss::stdin:*[1:1]' | grep -v "^>" | sort -u

Все белки протеома UP000037660 начинаются с метионина

zcat UP000430120.swiss | seqret -filter 'swiss::stdin:*[1:1]' | grep -v "^>" | sort -u

Конвеер выдал M, следовательно все белки протеома UP000430120 начинаются с метионина.

Список литературы

Recent advances in the discovery, characterization, and engineering of poly(ethylene terephthalate) (PET) hydrolases Author: Rui Gaoa, Haojie Pana, Jiazhang Lian.

[https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141022921001265].

Ideonella sakaiensis sp. nov., isolated from a microbial consortium that degrades poly(ethylene terephthalate) Somboon, Tanasupawat, Toshihiko Takehana, Shosuke Yoshida, Kazumi Hiraga, Kohei Oda

[https://www.microbiologyresearch.org/content/journal/ijsem/10.1099/ijsem.0.001058/sidebyside]
Expression of Chlorite Dismutase and Chlorate Reductase in the Presence of Oxygen and/or Chlorate as the Terminal Electron Acceptor in Ideonella dechloratans Authors: Miriam Hellberg Lindqvist, Nicklas Johansson, Thomas Nilsson, Maria Rova

[https://journals.asm.org/doi/full/10.1128/AEM.07303-11]
Rational Protein Engineering of Thermo-Stable PETase from Ideonella sakaiensis for Highly Efficient PET Degradation Hyeoncheol Francis Son, In Jin Cho, Seongjoon Joo, Hogyun Seo, Hye-Young Sagong, So Young Choi, Sang Yup Lee*, and Kyung-Jin Kim

[https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.9b00568]
Protein Crystallography and Site-Direct Mutagenesis Analysis of the Poly(ethylene terephthalate) Hydrolase PETase from Ideonella sakaiensis Bing Liu,Lihui He,Liping Wang,Tao Li,Changcheng Li,Huayi Liu,Prof. Yunzi Luo,Prof. Rui Bao

[https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cbic.201800097]